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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：一种基于外部振源激发的粗粒土剪切波速测试装置、试验系统及方法。外部激发装置包括滑动单元、固定单元、扭转单元、限位块、液压杆、推拉式电磁铁及两个激光测距传感器；滑动单元与推拉式电磁铁、固定单元与液压杆分别通过螺纹固定；两个激光测距传感器监测外部激发装置的工作状态并实时调整液压杆高度。试验系统中扭转单元与三轴试验仪加载轴连接，将两个加速度传感器安装在试样侧面；推拉式电磁铁通电后冲击作用于扭转单元，扭转单元产生扭转振动经过试样传播，传感器采集传播至试样不同位置的振动信号并转换为电信号，通过电信号时间差计算土体的剪切波速。本发明能够避免激发装置处于三轴仪内部的高压环境中，结构简单合理、操作方便，在岩土工程及结构健康监测领域具有良好的推广价值。

主权项：1.一种外部振源激发的粗粒土剪切波速测试装置组装的试验系统，其特征在于，所述的试验系统包括外部振源激发的粗粒土剪切波速测试装置、扭转单元4、两个激光测距传感器6、液压伺服控制器7、两个加速度传感器9、电荷放大器12、示波器13；所述的粗粒土剪切波速测试装置包括推拉式电磁铁1、滑动单元2、固定单元3、限位块5及液压杆8；所述推拉式电磁铁1为带凸起的块体结构，通电后，其前端部的凸起部分被释放，产生瞬间的冲击力；所述滑动单元2为块体结构，其下方设有工字型凹槽结构；滑动单元顶面与推拉式电磁铁1底面固接，滑动单元2的工字型凹槽结构与固定单元3的“工”字形导轨匹配相连，可在导轨上自由滑动；所述限位块5为块体结构，布置在固定单元3的轨道一侧，用于限制在推拉式电磁铁1工作过程中滑动单元2在固定单元3上的移动；所述固定单元3包括“工”字形导轨和导轨下端的板状结构，其中，板状结构设有两个贯穿的螺纹孔，用于与“工”字形导轨底部通过螺栓固定，将固定单元3连接为一个整体；所述液压杆8为伸缩杆，其顶部焊接在固定单元3底部；液压杆8与液压伺服控制器7连接，其在液压伺服控制器7的控制下能够通过改变自身的长度实现固定单元3的升降，进而达到调节推拉式电磁铁1高程位置的目的；所述扭转单元4由两块板状结构组合而成，两个板状结构相对侧设有对称的半圆形凹槽，用于套接在加载轴上；其中一个板状结构带有悬臂，两块板状结构通过螺栓固定在大型三轴试验仪的加载轴上，安装后，悬臂位于固定单元3上方，且与推拉式电磁铁1前端部的凸起部分位于同一水平面；所述激光测距传感器6包括一个纵向激光测距传感器和一个横向激光测距传感器，二者固定在大型三轴试验仪11的上表面和推拉式电磁铁1靠近加载轴一侧的侧壁上，其中纵向激光测距传感器布置于扭转单元4悬臂的正下方铅锤位置；试验过程中测试土样10发生变形会导致加载轴的高程变化，通过纵向激光测距传感器实时采集其本身到扭转单元4底面的距离，并使用液压伺服控制器7控制液压杆8移动，进而调整推拉式电磁铁1的高程，使推拉式电磁铁1与扭转单元4始终处于同一水平高度；横向激光测距传感器与限位块5协同工作，进而高精度调节推拉式电磁铁1的击打距离，且横向激光测距传感器能够监测试验过程中滑动单元2的位置，保证击打效果；所述的两个加速度传感器9间隔设于测试土样10表面，分别与电荷放大器12相连，电荷放大器12与示波器13相连，测试土样10设于大型三轴试验仪11内；所述的外部振源激发的粗粒土剪切波速测试装置通过液压杆8设于大型三轴试验仪11的上表面；液压杆8的圆心至加载轴圆心的水平距离小于悬臂端的长度；在推拉式电磁铁1通电后，其前端凸起释放弹出与扭转单元4中的悬臂端发生碰撞，悬臂端被击打后对加载轴产生扭转激励；扭转单元4产生扭转振动并经过测试土样10传播，加速度传感器9采集测试土样10的不同高程测点处的振动信号并将振动信号转变为电信号，经电荷放大器12后同时显示和储存在示波器13上为剪切波的传播时间计算提供数据。

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